(完整word版)量子力学名词解释(word文档良心出品)
量子力学最全名词解释及知识点整理
是三重简并的,对应于这些能级的态称为三重态( | 1,1⟩, | 1, − 1⟩, | 1,0⟩)
29. 正氦与仲氦p206
处于三重态的氦称为正氦,处于单态的氦称为仲氦,或者说基态的氦是仲氦
一些结论
1. 谐振子能量本征函数及其性质


为动量,λ为波⻓。
4. 态叠加原理(Superposition principle):p17
对 于 一 般 的 情 况 , 如 果 ψ1 和 ψ2 是 体 系 的 可 能 状 态 , 那 么 它 们 的 线 性 叠 加
ψ = c1ψ1 + c2ψ2也是这个体系的一个可能状态,其中c1和c2为复常数。
20. 偶极跃迁、偶极近似(Electric Dipole Approximation): p146
由于电磁波中电场对电子能量的影响远大于磁场,忽略光波中的磁场作用和原子的尺
寸,把电场近似地用Ex = E0 cos ωt(沿z轴传播的平面单色偏振光的电场)表示后得到的
结果,这样讨论的跃迁称为偶极跃迁,这种近似叫做偶极近似。
22. 简单塞曼效应、复杂塞曼效应(Zeeman e ect):p181
在外磁场较强的情况下,没有外磁场时的一条谱线在外磁场中将分裂为三条,这就是 简单塞曼效应。
在外磁场较弱时,电子自旋与轨道相互作用不能够忽略,光谱线分裂成偶数条,这称 为复杂塞曼效应。
23. 好量子数:p187
守恒量的特点:测量值的几率分布不随时间变化,守恒量的量子数称为好量子数。
•
谐振子能量的本征函数为:ψn(x)
=
Nne−
1 2
α2 x2Hn(α
湖南师范大学考研专业课高等量子力学知识点综述(良心出品必属精品)
量子力学的基本假设1、 微观体系的状态被一个波函数完全描述,从这个波函数可以得出体系的所有性质。
波函数一般应满足连续性、有限性和单值性。
2、 力学量用厄米算符表示。
如果在经典力学中有相应的力学量,则在量子力学中表示这个力学量的算符,由经典表示式中将动量P 换为∇- i 。
表示力学量的算符有组成完全系的本征函数。
3、 将体系的状态波函数ψ用算符Fˆ的本征函数φ展开(λλλφφφλφ==F F n n n ˆ,ˆ):⎰∑+=ψλφφλλd c c nn c ,则在ψ态中测量力学量F 得到结果为n λ的几率是2n c ,得到结果在λλλd +→范围内的几率是λλd c 2。
4、体系的状态波函数满足薛定谔方程: ψψH t i ˆ=∂∂5、 在全同粒子所组成的体系中,两全同粒子相互调换不改变体系的状态。
所谓全同性,是指无法确认两个物体之间的任何差别。
在量子体系中,由于态的量子化,两个量子态要么全同,要么全不同,没有中间连续的过渡态。
没有态的量子化,就谈不上全同性。
反之,全同性又对自然界中的可能出现的量子态给与很严格的限制,即全同粒子系的量子态,对于两个粒子交换,要么是对成的,要么是反对称,二者必居其一。
这种对称性导致统计性守恒。
矩阵力学与波动力学的关系量子力学本身是在1923-1927年一段时间中建立起来的,两个等价的理论——矩阵力学和波动力学几乎同时提出。
矩阵力学是在对波尔的旧量子论的批判中产生的。
矩阵力学的创始人海森伯的观点是:任何物理理论只应讨论物理上可以观测的物理量,对于建立微观现象的正确理论,尤其要注意这点。
他认为旧量子论中引用了一整套没有实验根据的概念,例如,电子轨道的概念,因为没有任何实验支持我们肯定电子有完全确定的轨道。
事实上,也没有什么实验证据妨碍我们抛弃电子由精确的轨道的概念。
海森伯、波恩与约当的矩阵力学,从物理上可观测量,例如原子辐射的频率及强度出发,赋予每一个物理以一个矩阵,它们的代数运算规则与经典物理量不相同,遵守乘法不可对易的代数。
(完整word版)技术手册模板(word文档良心出品)
XXX局XXXXXX系统技术手册(XXX版本)目录1.引言 (1)1.1.编写目的 (1)1.2.系统背景 (1)1.3.术语定义 (1)1.4.参考资料 (1)1.5.版权声明 (1)2.系统概述 (1)2.1.系统功能 (1)2.2.系统性能 (2)2.2.1.数据精度 (2)2.2.2.时间特性 (2)2.2.3.系统灵活性 (2)2.2.4.系统安全性 (2)2.2.5.其他性能 (2)3.运行环境 (2)3.1.硬件环境 (2)3.2.软件环境 (2)3.3.数据结构 (3)4.服务器部署 (3)4.1.服务器部署结构 (3)4.2.应用服务器部署 (3)4.2.1.部署环境 (3)4.2.2.安装与配置 (3)4.2.3.部署验证 (3)4.3.W EB服务器部署 (4)4.3.1.部署环境 (4)4.3.2.安装与配置 (4)4.3.3.部署验证 (4)4.4.数据库服务器部署 (4)4.4.1.部署环境 (4)4.4.2.安装与配置 (4)4.4.3.数据初始化 (4)4.4.4.部署验证 (4)4.5.其它部署 (5)5.客户端部署 (5)6.系统日常维护 (5)6.1.执行文件 (5)6.2.权限管理 (5)6.3.参数配置 (5)6.4.系统日志 (5)6.5.数据备份与恢复 (5)6.6.其它维护 (6)7.常见问题解答 (6)8.售后技术支持 (6)1. 引言1.1. 编写目的描述本文档的目的文档读者。
1.2.系统背景系统名称及版本号:任务提出者:描述本项目的任务提出方任务承接者及实施者:描述本项目的承接者及实施者系统使用者:描述本系统的最终用户1.3. 术语定义列出本文档中用到的专门术语的定义和缩略词的原词组。
1.4. 参考资料列出本文档相关的参考文献和文档,说明名称、单位、日期。
其中需求分析说明书是必须的参考资料。
1.5. 版权声明版权所有声明,如:XXX程序:版权所有2000-2002,xxx有限公司,保留所有权利。
(完整word版)量子力学知识点总结,推荐文档
1光电效应:光照射到金属上,有电子从金属上逸出的现象。
这种电子称之为光电子。
2光电效应有两个突出的特点:①存在临界频率ν0 :只有当光的频率大于一定值v 0 时,才有光电子发射出来。
若光频率小于该值时,则不论光强度多大,照射时间多长,都没有光电子产生。
②光电子的能量只与光的频率有关,与光的强度无关。
光的强度只决定光电子数目的多少。
3爱因斯坦光量子假说:光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= h ν的微粒形式出现,而且以这种形式在空间以光速 C 传播,这种粒子叫做光量子,或光子4康普顿效应:高频率的X 射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。
⒕康普顿效应的实验规律:射光中,除了原来X 光的波长λ外,增加了一个新的波长为λ'的X 光,且λ' >λ;波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大5戴维逊-革末实验证明了德布罗意波的存在6波函数的物理意义:某时刻t 在空间某一点(x,y,z)波函数模的平方与该时刻t 该地点(x,y,z)附近单位体积内发现粒子的几率密度(通常称为几率)dw(x,y,z,t)成正比。
按照这种解释,描写粒子的波是几率波7波函数的归一化条件 1),,,( 2⎰∞=ψτd t z y x8定态:微观体系处于具有确定的能量值的状态称为定态。
定态波函数:描述定态的波函数称为定态波函定态的性质:⑴由定态波函数给出的几率密度不随时间改变。
⑵粒子几率流密度不随时间改变。
⑶任何不显含时间变量的力学量的平均值不随时间改变9算符: 作用在一个函数上得出另一个函数的运算符号,量子力学中的算符是作用在波函数上的运算符号。
10厄密算符的定义:如果算符F ˆ满足下列等式() ˆ ˆdx F dx Fφψφψ**⎰⎰=,则称F ˆ为厄密算符。
式中ψ和φ为任意波函数,x 代表所有的变量,积分范围是所有变量变化的整个区域。
推论:量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符。
11厄密算符的性质:厄密算符的本征值必是实数。
《量子力学》考试知识点(精心整理)
《量子力学》考试知识点第一章:绪论―经典物理学的困难考核知识点:(一)、经典物理学困难的实例(二)、微观粒子波-粒二象性考核要求:(一)、经典物理困难的实例1.识记:紫外灾难、能量子、光电效应、康普顿效应。
2.领会:微观粒子的波-粒二象性、德布罗意波。
第二章:波函数和薛定谔方程考核知识点:(一)、波函数及波函数的统计解释(二)、含时薛定谔方程(三)、不含时薛定谔方程考核要求:(一)、波函数及波函数的统计解释1.识记:波函数、波函数的自然条件、自由粒子平面波2.领会:微观粒子状态的描述、Born几率解释、几率波、态叠加原理(二)、含时薛定谔方程1.领会:薛定谔方程的建立、几率流密度,粒子数守恒定理2.简明应用:量子力学的初值问题(三)、不含时薛定谔方程1. 领会:定态、定态性质2. 简明应用:定态薛定谔方程第三章:一维定态问题一、考核知识点:(一)、一维定态的一般性质(二)、实例二、考核要求:1.领会:一维定态问题的一般性质、束缚态、波函数的连续性条件、反射系数、透射系数、完全透射、势垒贯穿、共振2.简明应用:定态薛定谔方程的求解、无限深方势阱、线性谐振子第四章量子力学中的力学量一、考核知识点:(一)、表示力学量算符的性质(二)、厄密算符的本征值和本征函数(三)、连续谱本征函数“归一化”(四)、算符的共同本征函数(五)、力学量的平均值随时间的变化二、考核要求:(一)、表示力学量算符的性质1.识记:算符、力学量算符、对易关系2.领会:算符的运算规则、算符的厄密共厄、厄密算符、厄密算符的性质、基本力学量算符的对易关系(二)、厄密算符的本征值和本征函数1.识记:本征方程、本征值、本征函数、正交归一完备性2.领会:厄密算符的本征值和本征函数性质、坐标算符和动量算符的本征值问题、力学量可取值及测量几率、几率振幅。
(三)、连续谱本征函数“归一化”1.领会:连续谱的归一化、箱归一化、本征函数的封闭性关系(四)、力学量的平均值随时间的变化1.识记:好量子数、能量-时间测不准关系2.简明应用:力学量平均值随时间变化第五章态和力学量的表象一、考核知识点:(一)、表象变换,幺正变换(二)、平均值,本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式(三)、量子态的不同描述二、考核要求:(一)、表象变换,幺正变换1.领会:幺正变换及其性质2.简明应用:表象变换(二)、平均值,本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式1.简明应用:平均值、本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式2.综合应用:利用算符矩阵表示求本征值和本征函数(三)、量子态的不同描述第六章:微扰理论一、考核知识点:(一)、定态微扰论(二)、变分法(三)、量子跃迁二、考核要求:(一)、定态微扰论1.识记:微扰2.领会:微扰论的思想3.简明应用:简并态能级的一级,二级修正及零级近似波函数4.综合应用:非简并定态能级的一级,二级修正、波函数的一级修正。
量子力学 术语缩写
量子力学术语缩写量子力学(Quantum Mechanics,简称QM)是一门研究微观世界的基础物理学理论,涉及到一系列的术语和概念。
本文将简要介绍一些重要的量子力学术语缩写及其含义。
1. QM(Quantum Mechanics):量子力学,是一门描述微观粒子行为的物理学理论。
它通过波函数、算符和态矢量等概念,描述了微观粒子的运动、相互作用和量子态的演化。
2. Schrödinger equation(SE):薛定谔方程,是量子力学的基本方程之一,描述了量子系统的时间演化。
它通过一个偏微分方程来计算系统的波函数随时间的变化。
3. Hilbert space(HS):希尔伯特空间,是量子力学中描述量子态的数学空间。
它是一个具有内积的完备向量空间,用来描述量子系统的状态和算符。
4. Wave-particle duality(WPD):波粒二象性,是指微观粒子既可以表现出波动性质,也可以表现出粒子性质的现象。
根据德布罗意假设,微观粒子具有波动性质,而根据光量子假设,光也具有粒子性质。
5. Superposition(SP):叠加原理,是指量子系统可以处于多个可能的状态的线性组合中。
根据叠加原理,量子系统在测量之前可以同时处于多个可能的状态,而测量结果将只能得到其中一个确定的状态。
6. Entanglement(EN):纠缠,是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊的关联状态,使它们的状态无法被独立描述。
纠缠是量子系统之间的一种非经典的相互作用,具有远距离的关联性。
7. Measurement problem(MP):量子测量问题,是指当对一个量子系统进行测量时,我们无法预测测量结果的确切值,只能得到一系列可能的测量结果及其概率。
量子测量问题是量子力学的一个基本困惑,目前仍然存在争议。
8. Uncertainty principle(UP):不确定性原理,是指在量子力学中,某些物理量的测量值无法同时被确定到最高精度。
量子力学完整版
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《量子力学》的作用
一般工科:建立概念与启迪思维,重点在了解。 材料学:重点是建立正确的、系统的、完整的概念,为后续课程以及将来从事材料学领域的研究
奠定基础。
理科:四大力学之一,应该精通,并作为日后从事研究的工具。
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学习《量子力学》时应注意的问题
概念是灵魂-建立起清晰的概念 数学是桥梁-不必过分拘泥于数学推导 结论是收获-铭记结论在材料学中的作用
为什么要学习量子力学和统计物理学?
1960年代,著名微波电子学家Pirls 子力学、统计物理学是高度抽象的科学,不需 要所有的人都懂得这种理论物理科学。
然而,在1990年代,随着高技术科学的发展, 要求我们必须掌握理论物理学,包括量子力学 和统计物理学。例如:微电子器件的集成度越 来越高,组成器件的每一个元件的体积越来越 小。目前,元件的尺寸可以达到nm级。
在 E能E 量范围内d, E
经典的能量分布几率
eEkT dE0eEkT dE(玻尔兹曼几率分布)
所以对于连续分布的辐射平均能量为
E 0 E e Ekd TE 0 e Ekd TE
k(E T e E k0 T 0 e E kd T )E 0 e E kd TE
kT
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C60分子干涉图
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4 波粒二象性既不是经典的粒子,也不是经典的波
5 物理意义:概率波与概率幅 概率波(M.Born,1926):物质波描述了 粒子在各处发现的概率。
概率幅:波函数ψ也叫概率幅,概率密度
2
波的叠加是概率幅叠加,而非概率叠加
P 1 2 122 P 1 P 21222
量子力学基本概念及理解
量子力学基本理论及理解基本概念概率波量子力学最基础的东西就是概率波了,但我认为对概率波究竟是什么样一种“波”,却并不是很容易理解的,这个问题直到理查德,费恩曼(而不是海森伯或者伯恩)提出了单电子实验,才让我们很清楚的看到什么是概率波?有为什么是概率波。
什么是概率波?为什么是概率波?要回答这些问题,其实很简单,我们只需看下费恩曼的理想电子双缝干涉实验(刚开始时理想实验,不过后来都已经过证明了)就行了,我相信大家都会明白的。
下面我们再看一下费恩曼给出了什么结果:1.单独开启缝1或者缝2都会得到强度分布或者符合衍射的图样,缝1和缝2都开启时得到强度符合干涉图样2.由两个单缝的图样无论如何得不到双缝的图样,即3.每次让一个电子通过,长时间的叠加后就得到一个与一次让很多电子通过双缝完全相同的图案4.每次得到的是“一个”电子其实从这些结果中我们很容易得到为什么必须是概率波,并且我们也很容易去除那些对概率波不对的理解,也就是所谓的向经典靠拢的理解,从而得到必须是概率波的事实。
概率波从字面上来理解,也就是这种波表示的是一种概率分布,还是在双缝干涉中我们看一下很简单的一些表现,若果是概率波的话,我们很关心的就是这个粒子分布的具体形状,粒子位置的期望值等,在这里我们可以看出来波函数经过归一化之后,就是说电子还是只有那一个电子,但是它的位置不确定了,这才形成在一定的范围内的一个云状分布,你要计算某一个范围内的电荷是多少,这样你会得到一个分数的电荷量,但这只能告诉你电子在你研究的范围内分布的概率有多大,并不是说在这一范围内真正存在多少电子。
关于以上的详细描述我想可以参看费恩曼物理学讲义卷三的第一章,或者物理学刊十九期对量子力学中基本问题的说明与讨论第一小节。
波方程我们有了波函数,也有了概率波解释,那么我们就该建立一个概率波所满足的波方程了,这就是薛定谔建立波方程的最初考虑。
今天我们看到波方程是这样一种形式,很习以为常,但是实际上波一开始并不是如此,或者说这个看似很简单的方程其实最早并不是那么容易发现的。
完整版)量子力学总结
完整版)量子力学总结量子力学基础(概念)量子力学是一种描述微观粒子在微观尺度下运动的力学,使用不连续物理量来描述微观粒子。
量子的英文解释为“afixed amount”(一份份、不连续),因此量子力学的特征就是不连续性。
量子力学描述的对象是微观粒子,而微观特征量则以原子中电子的特征量为例。
这包括精细结构常数、原子的电子能级、原子尺寸等。
例如,原子的电子能级大约在数10eV数量级。
同时,原子尺寸可以用玻尔半径来估算,一般原子的半径为1Å。
角动量是量子力学中的基本概念之一,它可以用来描述微观粒子的运动。
在量子力学中,有多种现象和假设被用来解释微观粒子的行为,如光电效应、康普顿效应、波尔理论和XXX假设。
XXX假设认为任何物体的运动都伴随着波动,因此物体若以大小为P的动量运动时,则伴随有波长为λ的波动。
德布罗意波关系则是用来描述物质波的关系,其中λ为波长,h为普朗克常数,P为动量。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
电子衍射实验是证实电子波动性的重要实验之一,由XXX和革末于1926年进行。
他们观察到了电子在镍单晶表面的衍射现象,并求出电子的波长为0.167nm。
根据上式,发现光子出现的概率与光波的电场强度的平方成正比,这是XXX在1907年对光辐射的量子统计解释。
同样地,电子也会产生类似的干涉条纹,几率大的地方会出现更多的电子形成明条波,而几率小的地方出现的电子较少,形成暗条纹。
玻恩将||2解释为给定时间,在一定空间间隔内发生一个粒子的几率,他指出“对应空间的一个状态,就有一个由伴随这状态的德布罗意波确定的几率”,这也是他获得1954年诺贝尔物理奖的原因。
根据态迭加原理,非征态可以表示成本征态的迭加,其中|Cn|2代表总的几率,也就是态中本征态n的相对强度(成分),即态部分地处于n的相对几率。
在态中力学量F的取值n的几率可以表示为|Cn|2,这就是对波函数的普遍物理诠释。
如果是归一化的,即积分结果为1,则|Cn|2的总和为1,代表总的几率。
量子力学名词解释
一、名词解释1.波粒二象性 :一切微观粒子均具有波粒二象性(2分),满足νh E=(1分),λh P =(1分),其中E 为能量,ν为频率,P 为动量,λ为波长(1分)。
2、测不准原理 :微观粒子的波粒二象性决定了粒子的位置与动量不能同时准确测量(2分),其可表达为:2/P x x ≥∆∆,2/P y y ≥∆∆,2/P z z ≥∆∆(2分),式中 (或h )是决定何时使用量子力学处理问题的判据(1分)。
3、定态波函数 :在量子力学中,一类基本的问题是哈密顿算符不是时间的函数(2分),此时,波函数)t ,r ( ψ可写成r函数和t 函数的乘积,称为定态波函数(3分)。
4、算符使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称为操作符或算符(2分),操作符可为走步、过程、规则、数学算子、运算符号或逻辑符号等(1分),简言之,算符是各种数学运算的集合(2分)。
5、隧道效应在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。
对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒(3分),实际也正是如此(1分),这种现象称为隧道效应(1分)。
6、宇称宇称是描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数,它只有两个值 +1和-1 (1分)。
如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r→-r)下改变符号,该粒子具有奇宇称(P =-1 )(1分),如果波函数在空间反演下保持不变,该粒子具有偶宇称(P =+1) (1分),简言之,波函数的奇偶性即宇称(2分)。
7、Pauli 不相容原理自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理,简称泡利原理(1分)。
它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态(1分)。
泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数n 、l 、ml 、ms ,该原理指出在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子,即一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子(3分)。
量子力学(物理学理论)详细资料大全
量子力学(物理学理论)详细资料大全量子力学(Quantum Mechanics),为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。
量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛套用。
19世纪末,人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统,于是经由物理学家的努力,在20世纪初创立量子力学,解释了这些现象。
量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。
除了广义相对论描写的引力以外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。
基本介绍•中文名:量子力学•外文名:英文:Quantum Mechanics•学科门类:二级学科•起源:1900年•创始人:海森堡,狄拉克,薛丁格•旧量子创始人:普朗克,爱因斯坦,玻尔学科简史,基本原理,状态函式,微观体系,玻尔理论,泡利原理,历史背景,黑体辐射问题,光电效应实验,原子光谱学,光量子理论,德布罗意波,量子物理学,实验现象,光电效应,原子能级跃迁,电子的波动性,相关概念,波和粒子,测量过程,不确定性,理论演变,套用学科,原子物理学,固体物理学,量子信息学,量子力学解释,量子力学问题,解释,学科简史量子力学是描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。
该理论形成于20世纪初期,彻底改变了人们对物质组成成分的认识。
微观世界里,粒子不是台球,而是嗡嗡跳跃的机率云,它们不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路迳到达点B。
根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函式”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非确定的特性。
量子力学入门 - 维基百科,自由的百科全书
铁匠房里的高温金属加工品。
橘黄色的光芒是物体因高温而发射出的热辐射之中看得见的那一部分。
图片中每一样物品同样以热辐射形式散发着光芒,但亮度不足,且肉眼看不见较长的波长。
远红外线摄影机可捕捉到这些辐射。
量子力学(英语:quantum mechanics ;或称量子论)是描述微观物质(原子,亚原子粒子)行为的物理学理论,量子力学是我们理解除万有引力之外的所有基本力(电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用)的基础。
量子力学是许多物理学分支的基础,包括电磁学、粒子物理、凝聚态物理以及宇宙学的部分内容。
量子力学也是化学键理论、结构生物学以及电子学等学科的基础。
量子力学始于20世纪初马克斯·普朗克和尼尔斯·玻尔的开创性工作,马克斯·玻恩于1924年创造了“量子力学”一词。
[1]因其成功的解释了经典力学无法解释的实验现象,并精确地预言了此后的一些发现,物理学界开始广泛接受这个新理论。
量子力学早期的一个主要成就是成功地解释了波粒二象性,此术语源于亚原子粒子同时表现出粒子和波的特性。
目录 [隐藏]1 第一个量子理论︰普朗克和黑体辐射2 概述2.1 乌云2.2 从乌云走向曙光2.3 从光谱学开始的突破3 经典量子论3.1 普朗克常数3.2 约化普朗克常数(狄拉克常数)3.3 玻尔的原子模型3.4 波粒二象性4 现代量子力学的发展4.1 完整的量子论4.2 薛定谔波动方程4.3 不确定性原理4.4 波函数坍缩4.5 泡利不相容原理4.6 狄拉克波动方程4.7 量子纠缠5 量子电动力学6 诠释7 另见8 扩展阅读9 注释10 参考书目11 外部链接第一个量子理论︰普朗克和黑体辐射[编辑]热辐射即物体因其自身温度而从物体表面发射出来的电磁辐射。
一个物体经过充分加热,会开始发射出光谱中红色端的光线而变得火红。
再进一步加热物体时会使颜色发生变化,发射出波长较短(频率较高)的光线。
而且这个物体既可以是完美的发射体,同时也可以是完美的吸收体。
(完整word版)量子力学名词解释全集
1.波粒二象性 :一切微观粒子均具有波粒二象性(2分),满足νh E =(1分),λhP =(1分),其中E 为能量,ν为频率,P 为动量,λ为波长(1分). 2、测不准原理 :微观粒子的波粒二象性决定了粒子的位置与动量不能同时准确测量(2分),其可表达为:2/P x x ≥∆∆,2/P y y ≥∆∆,2/P z z ≥∆∆(2分),式中 (或h )是决定何时使用量子力学处理问题的判据(1分)。
3、定态波函数 :在量子力学中,一类基本的问题是哈密顿算符不是时间的函数(2分),此时,波函数)t ,r ( ψ可写成r 函数和t 函数的乘积,称为定态波函数(3分)。
4、算符使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称为操作符或算符(2分),操作符可为走步、过程、规则、数学算子、运算符号或逻辑符号等(1分),简言之,算符是各种数学运算的集合(2分). 5、隧道效应在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。
对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒(3分),实际也正是如此(1分),这种现象称为隧道效应(1分)。
6、宇称宇称是描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数,它只有两个值 +1和-1 (1分)。
如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r→-r)下改变符号,该粒子具有奇宇称(P =-1 )(1分),如果波函数在空间反演下保持不变,该粒子具有偶宇称(P =+1) (1分),简言之,波函数的奇偶性即宇称(2分)。
7、Pauli 不相容原理自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理,简称泡利原理(1分).它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态(1分)。
泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数n 、l 、ml 、ms ,该原理指出在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子,即一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子(3分)。
(完整word版)量子力学23
§4-4 狄拉克符号一个量子态相当于一个态矢量。
在希尔伯特空间中选定一组基矢,即选定表象后,态矢量可以用在这组基矢上的投影(即矢量的分量)表示,这就是波函数。
与数学中表示一个矢量可以不引入坐标系不用它的分量而直接用矢量A 表示相似,在量子力学中表示一个量子态也可以不引进具体的表象,直接用矢量符号表示。
而且,还可以直接引进矢量运算,例如标量积等等。
这就是狄拉克符号。
一、右矢和左矢1.量子力学体系的一切可能状态构成一个希尔伯特空间即态空间,态空间包括一个右矢空间和一个相应的左矢空间。
右矢空间的矢量(一般是复量)用右矢表示,左矢空间的矢量用左矢表示.右矢空间中矢量A 写成A ,左矢空间的矢量B 写成B .如x '表示坐标的本征态,对应的本征值为x ';p '表示动量的本征态,对应的本征值为p ';n E 或n 表示能量的本征态,对应的本征值为n E ;lm 表示2ˆL 和zL ˆ的共同本征态),(ϕθlm Y ;等等。
一般地,任意力学量算符A ˆ满足的本征方程为 ˆn n n A A ψψ= 或 ˆnA n A n = 其本征态表示为n ψ或n 。
2.态叠加原理右矢空间中的任意态矢ψ可以表示成若干个右矢叠加,即++=2211ψψψc c同样,左矢空间中的任意态矢ψ可以表示成若干个左矢叠加,即+'+'=+'+'=22112211c c c c ψψψψψ 但右矢和左矢不能叠加。
3.右矢和左矢互为共轭对于数,有*c c =+,如ib a c +=,则ib a c c -==+*。
对于右矢和左矢,有ψψ=+ψψ=+*22*112*21*12211)(c c c c c c ψψψψψψ+=+=++ ++=A Aˆ)ˆ(ψψ 注意:ψAˆ和A ˆψ都没有意义。
因为+++++==B A B A A Bˆˆˆ)ˆ()ˆˆ(ψψψ 另一方面++=)ˆˆ()ˆˆ(A B A Bψψ 所以+++=B A A Bˆˆ)ˆˆ( 二、标量积ψ和ϕ的标量积定义为ψϕψϕ≡标量积是一个数,所以可以在运算中随意移动位置.在同一表象中,ψ和ϕ的标量积是相应的分量的乘积之和。
趣味知识讲解:什么是量子力学?
趣味知识讲解:什么是量子力学?量子力学是一门前沿的物理学科,它的研究对象是微观粒子的运动行为。
量子力学的理论基础是波粒二象性,即物质既有粒子本质,又具有波动性质。
这是维护量子力学的基本定律,也是它与经典力学的区别。
在量子力学的探究中,我们常会听到一些神秘的术语,比如“超级位置态”、“量子纠缠”等等。
那么这些术语到底是什么意思呢?首先,我们要了解的是“测不准原理”。
这个原理指出,粒子的位置和动量不能同时被测定,因为测量的方法会干扰粒子的运动状态。
这意味着,在微观世界中,我们无法像经典物理学那样精确测量粒子的位置和运动量。
在量子力学中,粒子的位置需要用波函数来描述。
波函数是一个表示粒子状态的复数函数,它包含所有有关粒子运动的信息。
物理学家可以用一系列方程来计算波函数,但是波函数本身是无法被测定的。
当我们测量一个粒子的时候,我们只能得到粒子在某个位置的概率。
这一点和掷硬币游戏的规则相似,我们无法确定硬币正反面,但是可以根据概率做出猜测。
量子力学还有一个有趣的现象叫做“超级位置态”。
通常情况下,一个粒子只能处于一个确定的位置。
但是在某些情况下,粒子的位置可能呈现出一种奇特的状态,同时处于几个地方。
这似乎挑战了我们对时间和空间的理解,但是在量子力学的世界里,这种现象属于正常范畴。
另一个重要概念是“量子纠缠”。
这是一个非常神奇的现象,它描述了两个粒子之间的关系。
在某些情况下,两个粒子的运动状态会相互关联,就像一对恋人相互牵动。
这些粒子可能会在某个时刻同时出现在一起,无论它们距离有多远。
量子力学有很多其他有趣的现象和术语,比如“多重位置态”、“量子隧道效应”等等。
通过不断研究这些现象,物理学家们可以深入了解微观世界的奥秘,拓展我们对世界和宇宙的理解。
虽然量子力学非常复杂,但是我们可以通过一些简单的例子来了解它的基础原理。
我们可以将量子力学比喻为一个宝石,我们只能看到表面的光彩,但是它的本质,需要用深入的思考和不断探索来理解。
4 量子力学重要术语
性组合是哈密顿的一个本征函数。 宇称有助于计算积分
f (x)dx 0
[ˆ , Hˆ ] 0, (V是偶的)
此时,哈密顿算符的定态本征函数 可选为宇称算符的本征函数。 上述结果可以推广到 n 粒子情况,因此,当势能 V 是偶函数时,我们可以选择不是偶的就 是奇的波函数。一个函数不是偶的就是奇的就说它有一定的宇称。
如果能级非简并,则对应每一能级只有一个独立的波函数(选择性唯一),因此,定 态波函数必须有一定的对称性。
力学中也可用矢量形式 A 来表示一个矢量, 而不用具体坐标系中的分
量(Ax, Ay, Az)表示一样。 量子力学可以不涉及具体表象来讨论粒子的
状态和运动规律。这种抽象的描述方法是由 Dirac 首先引用的, 所以
该方法所使用的符号称为 Dirac 符号。
1 表象
体系的状态都用坐标(x,y,z)的函数表示,也就是说描写状态的波函数是
1 量子力学的基础量集合=【时间、距离、速 度、动量、能量、宇称、波长、振幅、自旋、 磁矩】
2 最难理解的术语
1) 角动量 2) 自旋 3) 薛定谔方程 4) 狄拉克公式 5) 以太 6)
3 量子力学的一些基本概念
1 全同粒子
定义
1)固有性质(如静止质量、电荷、自旋、磁矩、寿命等不因运动情况而改变的性质)完全相 同的粒子,彼此无法区分。 2)它们可以是基本粒子,也可以是由基本粒子构成的复合粒子(如α粒子)。 3)以电子为例,不管其来源如何,根据实验测定,每个电子的静止质量均为 9.109534(±47) ×10-31kg,电荷为 1.6021892(±46)×10-19C。
量子力学
量子力学20世纪70年代以来,关于远隔粒子关联的实验表明,类空分离的事件存在着量子力学预言的关联。 这种关联是同狭义相对论关于客体之间只能以不大于光速的速度传递物理相互作用的观点相矛盾的。于是,有些 物理学家和哲学家为了解释这种关联的存在,提出在量子世界存在一种全局因果性或整体因果性,这种不同于建 立在狭义相对论基础上的局域因果性,可以从整体上同时决定相关体系的行为。
19世纪末,人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统,于是经由物理学家的努力,在20世纪初创立量子力 学,解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力 以外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。
学科简史
量子力学是描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科 学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
光谱分析积累了相当丰富的资料,不少科学家对它们进行了整理与分析,发现原子光谱是呈分立的线状光谱 而不是连续分布。谱线的波长也有一个很简单的规律。
卢瑟福模型发现后,按照经典电动力学,加速运动的带电粒子将不断辐射而丧失能量。故,围绕原子核运动 的电子终会因大量丧失能量而’掉到’原子核中去。这样原子也就崩溃了。现实世界表明,原子是稳定的存在着。
能量均分定理
在温度很低的时候能量均分定理不适用。
量子理论是首先在黑体辐射问题上突破的。普朗克为了从理论上推导他的公式,提出了量子的概念-h,不过 在当时没有引起很多人的注意。爱因斯坦利用量子假设提出了光量子的概念,从而解决了光电效应的问题。爱因 斯坦还进一步把能量不连续的概念用到了固体中原子的振动上去,成功的解决了固体比热在T→0K时趋于0的现象。 光量子概念在康普顿散射实验中得到了直接的验证。
物理名词解释
P437~~P462:轨函:原子轨道波函数"在学术文献中的解释:描述原子中一个电子可能的空间运动状态的函数称为原子轨道波函数.波函数:量子力学中描写微观系统状态的函数。
在经典力学中,用质点的位置和动量(或速度)来描写宏观质点的状态,这是质点状态的经典描述方式,它突出了质点的粒子性。
由于微观粒子具有波粒二象性,粒子的位置和动量不能同时有确定值(见测不准关系),因而质点状态的经典描述方式不适用于对微观粒子状态的描述。
自旋磁矩:根据能量守恒与物质不灭原则,旋风和台风并不是无缘无故的正常维持,它即有内因又有外因,内因是斥磁性物质分子内部电子轨迹不闭合,近似的电流环每旋转一周,电流环近似平面与地磁场方向垂直一次,切割一次地磁场磁力线,产生分子的自旋磁矩,这即是分子的自旋电动势。
外因是有初始旋转速度和初始能量,依靠分子的自旋电动势,切割磁力线,消耗磁场物质产生能量并输出能量,维持台风或旋风的正常旋转。
轨道角动量:质点系对O点的角动量,等于对质心C的角动量加上质量集中在质心上随之运动时对O点的角动量 . 前者称为质点系的固有角动量,后者称为质点系的轨道角动量。
泡利矩阵:泡利矩阵指3 维转动群在2x2自旋表象下的一个表示。
在z方向的对角表象下, 按照Pauli的约定可以写成下图所示的形式加上单位矩阵, Pauli自旋矩阵构成一个协变矢量.他们满足的对易关系为:在自旋1/2的费米子的二重态表相下,这三个矩阵正好对应x,y,z三个方向的角动量。
同时,这三个矩阵加上单位矩阵I又可以作为2*2矩阵的四个基矢,在2*2矩阵相关的计算中有很多的用途。
协变矢量:协变的概念在微分几何和物理中很常见。
假设有N个函数A^i(通常把指标记在上面),如果它们在坐标变换下,保持与全微分相同的变换规律,就称为某个协变矢量的分量。
这些协变分量构成一个矢量(A^1,A^2,...,A^N),即为协变矢量。
协变矢量是几何量。
它与坐标选取无关,是真正反映物理性质的量。
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一、名词解释
1.波粒二象性 :
一切微观粒子均具有波粒二象性(2分),满足νh E
=(1分),λh P =(1分),其中E 为能量,ν为频率,P 为动量,λ为波长(1分)。
2、测不准原理 :
微观粒子的波粒二象性决定了粒子的位置与动量不能同时准确测量(2分),其可表达为:2/P x x η≥∆∆,2/P y y η≥∆∆,2/P z z η≥∆∆(2分),式中η(或h )是决定何时使用量子力学处理问题的判据(1分)。
3、定态波函数 :
在量子力学中,一类基本的问题是哈密顿算符不是时间的函数(2分),此时,波函数)t ,r (ρψ可写成r ρ
函数和t 函数的乘积,称为定态波函数(3分)。
4、算符
使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称为操作符或算符(2分),操作符可为走步、过程、规则、数学算子、运算符号或逻辑符号等(1分),简言之,算符是各种数学运算的集合(2分)。
5、隧道效应
在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。
对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒(3分),实际也正是如此(1分),这种现象称为隧道效应(1分)。
6、宇称
宇称是描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数,它只有两个值 +1和-1 (1分)。
如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r→-r)下改变符号,该粒子具有奇宇称(P =-1 )(1分),如果波函数在空间反演下保持不变,该粒子具有偶宇称(P =+1) (1分),简言之,波函数的奇偶性即宇称(2分)。
7、Pauli 不相容原理
自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理,简称泡利原理(1分)。
它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态(1分)。
泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数n 、l 、ml 、ms ,该原理指出在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子,即一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子(3分)。
8、全同性原理:
全同粒子的不可区分性(1分)使得其组成的体系中,两全同粒子相互代换不引起物理状态的改变(4分)。
9、输运过程:
扩散(1分)、热传导(1分)、导电(1分)、粘滞现象(1分)(系统内有宏观相对运动,动量从高速区域向低速区域的传递过程)统称为输运过程,这是一个不可逆过程(1分)
10、选择定则:
偶极跃迁中角量子数与磁量子数(1分)需满足的选择定则为1±=∆l
(2分),1 ,0±=∆m (2分) 11、微扰理论
在量子力学中求近似解(1分)的一种方法,核心是先求解薛定谔方程(2分),再引入微小附加项来修正(2分)
12、能量均分定理
处于温度为T 的平衡状态(1分)的经典系统(1分),粒子能量中每一个平方项的平均值(1分)等于
kT 21(2分) 13、费米子 由自旋量子数为2
1奇数倍(2分)的粒子组成的全同粒子体系的波函数是反对称(2分)的,它们服从费米-迪拉克分布(1分),称为费米子,如电子,质子和中子等
14、Hellmann - Feynman 定理
关于量子力学体系能量本征值问题,有不少定理,其中应用最广泛的要数 Hellmann - Feynman 定理(简称 H-F 定理)该定理的内容涉及能量本征值及各种力学量平均值随参数变化的规律(2)。
设体系的 Hamilton 量 H 中含有某参量 λ,En
是 H 的本征值,ψn 是归一的束缚态本征函数(n 为一组量子数),则n n n H E ψλ∂∂ψ=λ∂∂ˆ(2), H - F 定理很有实用价值, H 中的 μ, η 等都可以选为参数λ(1)。
15、量子力学基本假定IV
任何力学量算符 F 的本征函数φn(x)组成正交归一完备系(2),在任意已归一态ψ(x)中测量力学量 F 得到本征值λn 的几率等于ψ(x)按φn(x)展开式:)()(x c x n n n
φψ∑=中对应本征函数φn(x)前的系数 cn 的绝对值平方(2)。
根据
基本假定IV ,力学量算符 F 的本征函数组成完备系(1)。
16、量子力学基本假定III
(I) 量子力学中的力学量用线性厄密算符表示(2)。
(II) 测量力学量F 时所有可能出现的值,都对应于线性厄密算符 F 的本征值 Fn (即测量值是本征值之一),该本征值由力学量算符 F 的本征方程给出(1)。
量子力学基本假定III 告诉人
们,在任意态ψ(r)中测量任一力学量 F ,所得的结果只能是算符 F 的本征方程n n n
F φλφ=ˆ解得的本征值λn 之一(1)。
17、态叠加原理 微观粒子具有波动性,会产生衍射图样(1)。
而干涉和衍射的本质在于波的叠加性,即可相加性,两个相加波的干涉的结果产生衍射(1)。
因此,同光学中波的叠加原理一样,量子力学中也存在波叠加原理(1)。
因为量子力学中的波,即波函数决定体系的状态,称波函数为状态波函数,所以量子力学的波叠加原理称为态叠加原理(2)。
18、Dirac 符号
量子描述除了使用具体表象外,也可以不取定表象,正如几何学和经典力学中也可用矢量形式 A 来表示一个矢量, 而不用具体坐标系中的分量(Ax, Ay, Az)表示一样(1分)。
量子力学可以不涉及具体表象来讨论粒子的状态和运动规律(2分)。
这种抽象的描述方法是由 Dirac 首先引用的, 所以该方法所使用的符号称为Dirac 符号(2分)。
19、塞曼效应
氢原子和类氢原子在外磁场中,其光谱线发生分裂的现象。
该现象在1896年被Zeeman 首先观察到(2分)。
它分为简单和复杂两种情形,在强磁场作用下,光谱线的分裂现象为简单塞曼效应。
当外磁场较弱,轨道-自旋相互作 用不能忽
略时,将产生复杂塞曼效应(3分)。
20、表象
体系的状态都用坐标(x,y,z)的函数表示,也就是说描写状态的波函数是坐标的函数。
力学量则用作用于坐标函数的算符表示。
但是这种描述方式在量子力学中并不是唯一的,这正如几何学中选用坐标系不是唯一的一样。
坐标系有直角坐标系、球坐标系、柱坐标系等,但它们对空间的描写是完全是等价的。
波函数也可以选用其它变量的函数,力学量则相应的表示为作用于这种函数上的算符。
量子力学中态和力学量的具体表示方式称为表象,各种表象之间可以互相转化(6分)。
21、全同粒子
质量、电荷、自旋等固有性质完全相同的微观粒子。
全同粒子不可区分,全同粒子所组成的体系中,二全同粒子互相代换不引起体系物理状态的改变。
描写全同粒子体系状态的波函数只能是对称的(玻色子)或反对称的(费米子),其对称性不随时间改变。
如果体系在某一时刻处于对称(或反对称)态上,则它将永远处于对称(或反对称)态上。